多个体游动混合的随机流体力学建模

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本文主要研究的是一个被动标量粒子受其周围游动物体的影响而产生了位移,类比热扩散模型,通过分析目标微粒的总体位移来计算微粒的等效扩散系数,从而定量描述了该设置下的混合运输现象。现实中,相关的现象出现在化工、医疗、环境工程等科学及工程领域。因此,该研究有着重要的理论和实践意义。  本文首先是在Thiffeault,Childress[1](Phys.Lett.A,372,3487-3490,2010)中关于微粒受游动物体影响的模型基础上,推广为游动者运动方向为各向异性的情形。我们引入It(o)扩散过程的相关理论计算了总体扩散系数和扩散张量,得出了各向异性游动会减少扩散程度的结论。具体计算了二维和三维情况下任意方向的扩散系数,推导出了它们与概率密度函数的依赖关系,从而定量描述了该模型中标量等效扩散的各向异性程度是如何受物体的各向异性游动所影响的,并通过该模型构造了能有效定量刻画游动者游动分布的各向异性和扩散张量的各向异性指标。通过该种定量刻画我们可以直观的看出其各向异性程度。
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